第9章-锻造和焊接课件.ppt

1、第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接9-2 9-2 锻压生产锻压生产 锻压是锻造与板料冲压的合称，锻压是锻造与板料冲压的合称，属于金属属于金属 压力加工的一部分。压力加工的一部分。自由锻自由锻模模 锻锻轧轧 制制挤挤 压压拉拉 拔拔板料冲压板料冲压金属压力加金属压力加工方式工方式第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接2 2、金属的塑性变形、金属的塑性变形金属塑性变形的能力大小，主要取决于三个因素：金属塑性变形的能力大小，主要取决于三个因素：（1 1）金属的化学成分）金属的化学成分（3 3）变形时温度）变形时温度（2 2）组织结构）组织结构碳、合金含量越低，分布越均匀，塑性越好

2、。碳、合金含量越低，分布越均匀，塑性越好。钢的奥氏钵组织塑性最好，渗碳体最差。钢的奥氏钵组织塑性最好，渗碳体最差。温度越高，塑性越好。温度越高，塑性越好。金属的锻造性能的优劣，常用金属的塑性和变形抗力两金属的锻造性能的优劣，常用金属的塑性和变形抗力两个指标来衡量。金属塑性好，变形抗力低，则锻造性能好，个指标来衡量。金属塑性好，变形抗力低，则锻造性能好，反之则差。反之则差。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接3 3、锻压的特点、锻压的特点(2)(2)节约金属材料节约金属材料(1)(1)改善金属组织、提高力学性能改善金属组织、提高力学性能(3)(3)较高的生产率较高的生产率 锻压可消除铸

3、造缺陷，均匀成分，形成纤维组锻压可消除铸造缺陷，均匀成分，形成纤维组织，从而提高锻件的力学性能。织，从而提高锻件的力学性能。比如在生产六角螺钉时采用模锻成形就比切削加比如在生产六角螺钉时采用模锻成形就比切削加工效率约高工效率约高5050倍。倍。比如在热轧钻头、齿轮、齿圈及冷轧丝杠时比如在热轧钻头、齿轮、齿圈及冷轧丝杠时节省了切削加工设备和材料的消耗。节省了切削加工设备和材料的消耗。（4 4）锻压主要生产承受重载荷零件的毛坯。）锻压主要生产承受重载荷零件的毛坯。如机器中的如机器中的主轴、齿轮等，但不能获得形状复杂的毛坯或零件。主轴、齿轮等，但不能获得形状复杂的毛坯或零件。第九章第九章 铸造、锻压

4、与焊接铸造、锻压与焊接二、自由锻造二、自由锻造利用冲击力或压力使金属在锻造设备的上下砧利用冲击力或压力使金属在锻造设备的上下砧铁间产生自由变形的方法。铁间产生自由变形的方法。自由锻造的加工适应性较广，但对技术水平要求高，自由锻造的加工适应性较广，但对技术水平要求高，劳动条件差，金属损耗大，生产率低。劳动条件差，金属损耗大，生产率低。手工锻造手工锻造适用于单件、要求不高的小型锻件，适用于单件、要求不高的小型锻件，机器锻造机器锻造适用于小批量生产、大型锻件。适用于小批量生产、大型锻件。*自由锻是制造大型锻件的唯一方法！自由锻是制造大型锻件的唯一方法！第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接1

5、 1、自由锻造设备、自由锻造设备空气锤空气锤适用于小型锻件适用于小型锻件蒸汽锤蒸汽锤适用于中、小型锻件适用于中、小型锻件主要有空气锤、蒸汽锤、水压机、液压机等。主要有空气锤、蒸汽锤、水压机、液压机等。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接水压机水压机适用于大型锻件适用于大型锻件大型水压机大型水压机第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接2 2、自由锻造的基本工序、自由锻造的基本工序经塑性变形得到所需形状及尺寸的工艺过程。经塑性变形得到所需形状及尺寸的工艺过程。自自由由锻锻造造（1313）第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接1 1）镦粗）镦粗 使坯料整体或一部分高度减小、

6、截面积增大的工序称为镦粗。使坯料整体或一部分高度减小、截面积增大的工序称为镦粗。镦粗有完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等镦粗有完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接2 2）拔长）拔长使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长拔长主要用于轴杆类锻件成形，其作用是改善锻件内部质拔长主要用于轴杆类锻件成形，其作用是改善锻件内部质量量拔长的种类。有平砥铁拔长、芯轴拔长、芯轴扩孔等。拔长的种类。有平砥铁拔长、芯轴拔长、芯轴扩孔等。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接3 3）冲孔）冲孔采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的

7、锻造工序叫冲孔。采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序叫冲孔。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接4 4）弯曲）弯曲 是将毛坯弯成所需形状的工序是将毛坯弯成所需形状的工序在进行弯曲变形在进行弯曲变形前，先要将毛坯前，先要将毛坯锻成所需形状，锻成所需形状，使体积合理分配，使体积合理分配，便于获得合格产便于获得合格产品。品。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接5 5）扭转）扭转将毛坯一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。将毛坯一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接6 6）切割）切割将毛坯一部分或几部分切掉以获得

8、所需形状的锻件的工序。将毛坯一部分或几部分切掉以获得所需形状的锻件的工序。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接三、模型锻造三、模型锻造将金属坯料放在锻模模膛内，在锻压冲击将金属坯料放在锻模模膛内，在锻压冲击力或压力下变形而获得锻件的方法。力或压力下变形而获得锻件的方法。模型锻造的生产率高，锻件形状准确，可获模型锻造的生产率高，锻件形状准确，可获得形状复杂的锻件，切削加工余量小。但需要专得形状复杂的锻件，切削加工余量小。但需要专门模锻设备，故成本较高。适用于中小型、批量门模锻设备，故成本较高。适用于中小型、批量生产。生产。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接1 1、锤上模锻、

9、锤上模锻在专用的模锻空气锤或在专用的模锻空气锤或模锻蒸汽锤的锻锤和模垫上模锻蒸汽锤的锻锤和模垫上分别固定上模、下模，上下分别固定上模、下模，上下模经锤击合拢，而获得锻件模经锤击合拢，而获得锻件的方法。的方法。锤上模锻具有一般模锻的锤上模锻具有一般模锻的优点，但冲击大、震动大、优点，但冲击大、震动大、噪声大、效率低。一般仅用噪声大、效率低。一般仅用于中小吨位的锻锤于中小吨位的锻锤。模模 座座模模 垫垫下锻模下锻模 上锻模上锻模 锤头锤头第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接2 2、压力机上模锻、压力机上模锻在压力机上的滑在压力机上的滑块和底座上分别固定块和底座上分别固定上下模，上下模经下

10、上下模，上下模经下压合拢，而获得锻件压合拢，而获得锻件的方法。的方法。压力机上模锻工作时冲压力机上模锻工作时冲击小、噪声小、操作安全，击小、噪声小、操作安全，但生产率低。一般适用于但生产率低。一般适用于中小批量生产中小批量生产。摩擦压力机摩擦压力机底底 座座滑滑 块块带传动带传动摩擦盘摩擦盘飞飞 轮轮丝丝 杠杠第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接3 3、胎模锻、胎模锻在自由锻造的设备上在自由锻造的设备上用胎膜生产锻件的方法。用胎膜生产锻件的方法。与锤上模锻和压力机模与锤上模锻和压力机模锻不同的是，胎膜不与锻不同的是，胎膜不与锤头和下模座连在一起。锤头和下模座连在一起。导销孔导销孔导导

11、 销销毛边槽毛边槽模模 膛膛胎膜胎膜 胎膜锻造工艺灵活，可胎膜锻造工艺灵活，可提高锻件的精度和形状的提高锻件的精度和形状的复杂程度，减少了加工余复杂程度，减少了加工余量，提高了生产率。量，提高了生产率。模型锻造（模型锻造（1010）第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接四、板料冲压四、板料冲压 用冲模使薄板料分离或变形的加工方法。板料冲压一般用冲模使薄板料分离或变形的加工方法。板料冲压一般在冷态下进行，故称冷冲压。当板料厚度超过在冷态下进行，故称冷冲压。当板料厚度超过8 8 1010mmmm时，时，可采用热冲压。可采用热冲压。板料冲压的优点是：板料冲压的优点是：（1 1）可压出形状复杂

12、的零件，废料少，利用率高；）可压出形状复杂的零件，废料少，利用率高；（2 2）冲压尺寸精度高，表面光洁，无须再加工；）冲压尺寸精度高，表面光洁，无须再加工；（3 3）可直接获得强度高、刚度好、质量轻的零件；）可直接获得强度高、刚度好、质量轻的零件；（4 4）操作简单，便于机械化和自动化生产，生产率高；）操作简单，便于机械化和自动化生产，生产率高；（5 5）缺点是冲模成本高；）缺点是冲模成本高；通常用于金属制品的大批量生产。通常用于金属制品的大批量生产。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接1 1、冲压设备、冲压设备剪床剪床将板料剪成适当的条料，供冲压之用。将板料剪成适当的条料，供冲压之

13、用。冲床冲床（又称曲柄压力机）将条料冲压成型。（又称曲柄压力机）将条料冲压成型。剪剪 床床冲冲 床床冲模冲模用于冲压的模具。用于冲压的模具。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接2 2、板料冲压基本工序、板料冲压基本工序（1 1）分离工序）分离工序原原 料料刀刀 片片工作台工作台坯坯 料料剪剪 切切冲冲 头头坯坯 料料凹凹 模模落料、冲孔落料、冲孔第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接凹凹 模模冲冲 头头修修 整整坯坯 料料坯坯 料料第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接（2 2）变形工序）变形工序冲冲 头头坯坯 料料凹凹 模模弯弯 曲曲冲冲 头头凹凹 模模坯坯 料料压

14、压 板板拉拉 深深第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接橡橡 胶胶芯芯 子子坯坯 料料凹凹 模模成成 形形坯坯 料料冲冲 头头凹凹 模模翻翻 边边板料冲压（板料冲压（1313）第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接9-3 9-3 焊接生产焊接生产 焊接是通过加热或加压，或两者并用，借助焊接是通过加热或加压，或两者并用，借助于金属原子的结合和扩散，使分离的材料牢固地于金属原子的结合和扩散，使分离的材料牢固地连接成一体的工艺方法。连接成一体的工艺方法。焊接生产的主要优缺点：焊接生产的主要优缺点：（1 1）与铸钢结构件相比，可节约材料、减轻重量、降低成本；）与铸钢结构件相比，可节约材

15、料、减轻重量、降低成本；（2 2）对一些单件大型零件可以以小拼大，简化制造工艺；）对一些单件大型零件可以以小拼大，简化制造工艺；（3 3）可修补铸锻件的缺陷和局部损坏的零件，经济意义重大；）可修补铸锻件的缺陷和局部损坏的零件，经济意义重大；（4 4）接头致密性高，连接性能好；）接头致密性高，连接性能好；（5 5）容易产生焊接变形、焊接应力及焊接缺陷等。）容易产生焊接变形、焊接应力及焊接缺陷等。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接主要焊接方法主要焊接方法熔熔 焊焊压压 焊焊钎钎 焊焊电弧焊电弧焊电渣焊电渣焊气气 焊焊弧焊弧焊等离子等离子电阻焊电阻焊摩擦焊摩擦焊软钎焊软钎焊硬钎焊硬钎焊点

16、点 焊焊缝缝 焊焊对对 焊焊自动自动半自动半自动焊条电弧焊焊条电弧焊埋埋 弧弧 焊焊气体保护焊气体保护焊氩弧焊氩弧焊CO2焊焊锡锡 焊焊铜铜 焊焊银银 焊焊熔焊熔焊将两个焊件局部连接处加热至熔化状态，并加入填将两个焊件局部连接处加热至熔化状态，并加入填充金属形成熔池，待其冷却结晶后形成牢固接头的一个整体充金属形成熔池，待其冷却结晶后形成牢固接头的一个整体的焊接方法。的焊接方法。压焊压焊将两个焊件局部连接处施加压力（不论加热与否），将两个焊件局部连接处施加压力（不论加热与否），使其产生塑性变形，从而焊合成一个整体的焊接方法。使其产生塑性变形，从而焊合成一个整体的焊接方法。钎焊钎焊利用对熔点比焊件

17、低的填充金属钎料的加热熔化利用对熔点比焊件低的填充金属钎料的加热熔化（焊件不熔化），填入接头间隙并与母材通过扩散接合成一（焊件不熔化），填入接头间隙并与母材通过扩散接合成一个整体的焊接方法。个整体的焊接方法。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接一、焊条电弧焊（手工电弧焊）一、焊条电弧焊（手工电弧焊）（一）焊接电弧（一）焊接电弧焊焊 钳钳焊焊 条条电电 弧弧熔熔 池池焊焊 缝缝工工 件件工工 件件电焊机电焊机焊接方向焊接方向进给方向进给方向利用焊条和焊件之间产生的电弧热量熔化金属的利用焊条和焊件之间产生的电弧热量熔化金属的 焊接方法。焊接方法。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与

18、焊接 药皮的作用药皮的作用：产生产生COCO2 2气体覆盖熔池，防止空气中的氧、氮、侵入后生气体覆盖熔池，防止空气中的氧、氮、侵入后生成氧化物、氮化物，烧损有益元素，金属含氧量大大增加，成氧化物、氮化物，烧损有益元素，金属含氧量大大增加，使力学性能降低；使力学性能降低；形成熔渣，使有害物及杂质浮于表面容易清除。形成熔渣，使有害物及杂质浮于表面容易清除。焊焊 条条焊条药皮焊条药皮熔熔 滴滴熔熔 池池CO2气体气体熔熔 渣渣渣渣 壳壳焊焊 件件焊焊 缝缝焊接过程焊接过程第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接搭搭 接接双双U形对接形对接角角 接接平头对接平头对接X形对接形对接U形对接形对接T

19、形接形接V形对接形对接（1 1）接头形式）接头形式（四）（四）焊条电弧焊工艺焊条电弧焊工艺第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接（2 2）焊缝空间位置）焊缝空间位置平平 焊焊立立 焊焊横横 焊焊仰仰 焊焊第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接二、气焊与气割二、气焊与气割利用气体火焰来熔化母材和填充金属的焊接方法。利用气体火焰来熔化母材和填充金属的焊接方法。（一）气焊（一）气焊 气焊设备简单，操作气焊设备简单，操作灵活方便，不需电源。灵活方便，不需电源。但火焰温度较低（最高但火焰温度较低（最高3150），），生产率低，生产率低，工件变形大。一般用于工件变形大。一般用于焊接厚度在焊

20、接厚度在3mm以下的以下的薄钢板、铜、铝等有色薄钢板、铜、铝等有色金属及合金，钎焊刀具，金属及合金，钎焊刀具，铸铁焊补。铸铁焊补。乙炔乙炔+氧气氧气焊嘴焊嘴工件工件熔池熔池焊丝焊丝焊缝焊缝第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接减压阀减压阀氧气瓶氧气瓶减压阀减压阀乙炔瓶乙炔瓶回火回火 防止器防止器焊焊 具具胶皮管胶皮管焊焊 丝丝焊焊 件件加入加入 焊剂（气焊粉）：焊剂（气焊粉）：去除氧化物，保护熔池，去除氧化物，保护熔池，增加金属流动性，改善增加金属流动性，改善焊缝成形。焊缝成形。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接（二）气割（二）气割利用火焰将金属预热到利用火焰将金属预热到

21、燃烧点后，打开压力氧气阀，使高温金属在纯氧中燃烧燃烧点后，打开压力氧气阀，使高温金属在纯氧中燃烧成熔渣，然后高压氧将其从切口中吹走，从而分离金属成熔渣，然后高压氧将其从切口中吹走，从而分离金属的方法。的方法。切割氧气管切割氧气管切割氧阀门切割氧阀门乙炔乙炔阀门阀门预热氧预热氧阀门阀门混合气混合气体管体管割割嘴嘴乙炔乙炔+氧气氧气氧氧 气气切切 口口氧化渣氧化渣乙炔乙炔+氧气氧气预热焰预热焰预热嘴预热嘴切割嘴切割嘴气焊与气割（气焊与气割（4 4）第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接三、其它焊接方法三、其它焊接方法（一）埋弧焊（一）埋弧焊自动送自动送焊丝焊丝覆盖颗覆盖颗粒熔剂粒熔剂熔池体

22、积熔池体积大熔深大大熔深大熔剂熔化，熔渣熔剂熔化，熔渣和气体覆盖保护和气体覆盖保护焊缝焊缝美观美观形成的渣形成的渣壳平整壳平整埋弧焊埋弧焊在熔剂层的覆盖下进行电弧焊的焊接方法。在熔剂层的覆盖下进行电弧焊的焊接方法。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接（二）电渣焊（二）电渣焊引燃电弧引燃电弧熔化焊剂熔化焊剂和工件和工件导丝管导丝管送焊丝送焊丝强制成强制成形装置形装置形成金形成金属熔池属熔池形成形成渣池渣池冷却水冷却水进出管进出管工件工件电渣焊电渣焊利用电流通过液态熔渣产生的电阻热加热熔化利用电流通过液态熔渣产生的电阻热加热熔化母材与填充金属（电极）的焊接方法。母材与填充金属（电极）的焊

23、接方法。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接（三）二氧化碳气体保护焊（三）二氧化碳气体保护焊焊接焊接 电源电源可调可调电感电感焊焊 件件焊焊 枪枪送丝送丝机构机构气阀气阀低压干低压干燥器燥器气体流气体流量计量计气体减气体减压阀压阀高压干高压干燥器燥器预热器预热器CO2 气气瓶瓶是以是以CO2气体作为保护气体，以焊丝作为电极，靠焊气体作为保护气体，以焊丝作为电极，靠焊丝与焊件之间产生的电弧熔化金属的焊接方法。丝与焊件之间产生的电弧熔化金属的焊接方法。第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接（四）氩弧焊（四）氩弧焊是以惰性气体氩气作为保护气体的焊接方法。是以惰性气体氩气作为保护气体

24、的焊接方法。送送 焊丝焊丝导电嘴导电嘴进进 气气喷喷 嘴嘴工工 件件氩气流氩气流熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊工工 件件导电嘴导电嘴进进 气气喷喷 嘴嘴钨钨 极极填充填充 焊丝焊丝钨钨 极极 氩氩 弧弧 焊焊第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接（五）电阻焊（五）电阻焊是利用电流通过焊件时的电阻热作为热源，将焊件加是利用电流通过焊件时的电阻热作为热源，将焊件加热到熔化状态，然后在压力作用下形成接头的焊接方法。热到熔化状态，然后在压力作用下形成接头的焊接方法。点点 焊焊缝缝 焊焊对对 焊焊点焊点焊适用于焊接各种薄板；适用于焊接各种薄板；缝焊缝焊适用于焊接薄形容器和筒体；适用于焊接薄形容器和筒体

25、；对焊对焊适用于焊接棒料、型钢和管材。适用于焊接棒料、型钢和管材。电阻焊（电阻焊（2 2）第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接（六）摩擦焊（六）摩擦焊摩擦焊摩擦焊是利用两个焊件在压力下进行机械运动所产生是利用两个焊件在压力下进行机械运动所产生的摩擦热作为热源而进行焊接的方法。的摩擦热作为热源而进行焊接的方法。工工 件件卡卡 盘盘一般适用于焊接批量生产的不同材质的棒料、管件或一般适用于焊接批量生产的不同材质的棒料、管件或将棒料、管件焊在平板上。将棒料、管件焊在平板上。摩擦焊（摩擦焊（1 1）第九章第九章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接（七）钎焊（七）钎焊利用对熔点比焊件低的填充金属钎

26、料的加热熔化（焊利用对熔点比焊件低的填充金属钎料的加热熔化（焊件不熔化），从而使焊件母材通过扩散接合成一个整体的件不熔化），从而使焊件母材通过扩散接合成一个整体的焊接方法。焊接方法。软钎焊软钎焊 钎料熔点在钎料熔点在450450以下，有以下，有锡等锡等钎剂是松香、钎剂是松香、氯化锌溶液氯化锌溶液软钎焊强度低、工软钎焊强度低、工作温度低，用于电子线作温度低，用于电子线路的焊接。路的焊接。硬钎焊硬钎焊钎料熔点在钎料熔点在450450以上，有以上，有铜、银、镍等铜、银、镍等钎剂是硼砂、硼钎剂是硼砂、硼酸、氯化物等酸、氯化物等硬钎焊用于受力较大的钢硬钎焊用于受力较大的钢铁和铜合金构件以及刀具等的铁和铜合金构件以及刀具等的焊接。焊接。